Волоконно-оптические системы передачи. Курсовая работа

Вариант 15
В документе даны ответы на контрольные вопросы и подробное решение задач к каждой главе.

Работа была сдана в январе 2019
Оценка: Отлично
Проверил: Фокин В.Г.

Задача 1
Рассчитать затухание, дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов формата NRZ в волоконно-оптической системе с длиной секции L (км), километрическим затуханием a (дБ/км) на длине волны излучения передатчика l0 (мкм), ширине спектра излучения Dl0,5(нм) на уровне половины максимальной мощности излучения. Для указанной длины оптической секции и типа волокна определить ПМД. Данные для задачи приведены в табл.1.1 и 1.2. Определить мощность оптического излучения в волокне на выходе секции, если на входе подключен оптический генератор с уровнем мощности +5дБм на заданной длине волны λ0. Привести рисунок изменения уровня сигнала от начала волокна (передатчик) к концу волокна (приёмник).

Задача 2
Определить число оптических каналов на каждой из оптических секций мультиплексирования в цепочке, состоящей из 2-х терминальных WDM мультиплексоров и Х (число по варианту табл. 2.1) промежуточных оптических мультиплексоров типа ROADM. Внутри каждой пары оптических мультиплексоров организовано Y (число по варианту табл. 2.2) оптических каналов. Определить по данным приложения и привести характеристики интерфейса одного оптического канала (по варианту табл.2.1).

Задача 3
Определить характеристики многомодового лазера с резонатором Фабри – Перо (FP) и одномодового лазера с распределенной обратной связью (DFB).
Определить число мод в лазере FP, для которых выполняется условие возбуждения в полосе длин волн Dl при длине резонатора L и показателе преломления активного слоя n.
Определить частотный интервал между модами и добротность резонатора на центральной моде lО при коэффициенте отражения R.
Изобразить конструкцию полоскового лазера FP. Изобразить модовый спектр.
Определить частоту и длину волны генерируемой моды в одномодовом лазере DFB для известных значений дифракционной решетки m и длины лазера L. Оценить диапазон перестройки DFB лазера при изменении nэ в пределах ±5%. Изобразить конструкцию лазера DFB. Исходные данные приведены в табл. 3.1-3.4.

Задача 4.1
По данным табл. 4.1 построить зависимость выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока, протекающего через него. Для заданных (по варианту) тока смещения и амплитуды модулирующих однополярных импульсов (табл. 4.2 и 4.3) определить графически изменение выходной модуляционной мощности Рмакс и Рмин и определить глубину модуляции h. По построенной характеристике указать вид источника (светодиод или лазер?).

Задача 4.2
Для модулятора Маха-Зендера (см. раздел 4.3.3 учебного пособия) рассчитать и построить передаточную (модуляционную) характеристику по варианту согласно табл. 4.4. Выбрать на построенной характеристике напряжение начального смещения с учётом амплитуды и полярности модулирующего сигнала, представленного по варианту в табл.4.5. Показать на рисунке изменение относительной величины оптической мощности при модуляции (пример на рис.4.28). По рисунку определить глубину модуляции.

Задача 5
Построить график зависимости чувствительности фотодетектора от длины волны оптического излучения по данным табл. 5.1. Используя график и данные табл. 5.2 и 5.3 определить величину фототока на выходе p-i-n фотодиода. По графику определить длинноволновую границу чувствительности фотодетектора. Определить материал для изготовления прибора.

Задача 6
Определить полосу пропускания и отношение сигнал/шум для фотоприёмного устройства, содержащего интегрирующий (ИУ) или трансимпедансный (ТИУ) усилитель и фотодетектор (ЛФД или p-i-n).
Исходные данные по вариантам приведены в табл. 6.1 и 6.2.

Задача 7
Определить длину взаимодействия L излучения накачки в рамановском усилителе, при которой коэффициент распределенного усиления G= (по варианту табл.7.1), при соответствующей мощности накачки Pн, площади модового пятна А и рамановском коэффициенте усиления материала g (табл.7.2).

Задача 8.1.
Используя приложения 1 конспекта лекций для оптических интерфейсов аппаратуры SDH, определенных рекомендациями МСЭ-Т G.957 и G.691, определить по варианту (табл.8.1 и 8.2) предельную дальность передачи по двум типам волокон без промежуточных регенератров, но с возможным использованием оптических усилителей и компенсаторов хроматической дисперсии. Также определить минимальное расстояние между оптическим передатчиком и оптическим приёмником заданного интерфейса для исключения перегрузки приёмника.

Задача 8.2
Для заданного количества оптических каналов в ВОСП-WDM и OSNR (табл.8.3) каждого канала определить минимальный допустимый уровень передачи одного канала и максимальный допустимый уровень всех каналов в стекловолокне при использовании на промежуточных станциях Mус – эрбиевых усилителей с усилением A и с коэффициентом шума NF(табл.8.4). Для скоростей передачи цифровых данных в формате NRZ 2,5 Гбит/с и 10 Гбит/с считать шум спонтанной эмиссии нормированным к полосе 0,1нм и равным -58дБ. Построить диаграмму уровней передачи и изменения OSNR в оптическом канале.

Задача 9
Определить число подряд следующих циклических транспортных структур технологии SDH или OTH (по варианту табл.9.1 и 9.2), которые необходимы для переноса заданного числа кадров Ethernet PBT. Определить общее время передачи этих кадров. Изобразить цепочку преобразования этих кадров в соответствующие структуры оптической передачи.

Задача 10
Определить достижимую скорость в системе передачи с заданными по варианту параметрами: полоса частот канала DWDM; диапазон волн для организации связи; число и вид нагрузочных сигналов (SDH, Ethernet); тип волокна и число сердцевин в волокне.